Druk is 'n fisiese grootheid wat soos volg bereken word: deel die drukkrag deur die area waarop hierdie krag inwerk. Die krag van druk word bepaal deur die gewig. Enige fisiese voorwerp oefen druk uit omdat dit ten minste 'n mate van gewig het. Die artikel sal die druk in gasse in detail bespreek. Voorbeelde sal illustreer waarvan dit afhang en hoe dit verander.
Die verskil in drukmeganismes van vaste, vloeibare en gasvormige stowwe
Wat is die verskil tussen vloeistowwe, vaste stowwe en gasse? Die eerste twee het volume. Soliede liggame behou hul vorm. 'n Gas wat in 'n vaartuig geplaas word, beslaan al sy spasie. Dit is te wyte aan die feit dat gasmolekules feitlik nie met mekaar in wisselwerking tree nie. Daarom verskil die meganisme van gasdruk aansienlik van die meganisme van druk van vloeistowwe en vaste stowwe.
Kom ons sit die gewig op die tafel neer. Onder die invloed van swaartekrag sou die gewig voortgaan om deur die tafel af te beweeg, maar dit gebeur nie. Hoekom? Omdat die molekules van die tabel die molekules van naderwat die gewig gemaak word, verminder die afstand tussen hulle so dat afstootkragte ontstaan tussen die deeltjies van die gewig en die tafel. In gasse is die situasie heeltemal anders.
Atmosferiese druk
Voordat ons die druk van gasvormige stowwe oorweeg, kom ons stel 'n konsep bekend waarsonder verdere verduidelikings onmoontlik is - atmosferiese druk. Dit is die effek wat die lug (atmosfeer) om ons het. Lug lyk net vir ons gewigloos, eintlik het dit gewig, en om dit te bewys, laat ons 'n eksperiment doen.
Ons sal die lug in 'n glashouer weeg. Dit gaan daar in deur 'n rubberbuis in die nek. Verwyder lug met 'n vakuumpomp. Kom ons weeg die fles sonder lug, maak dan die kraan oop, en wanneer die lug inkom, sal sy gewig by die gewig van die fles gevoeg word.
Druk in vaartuig
Kom ons vind uit hoe gasse op die wande van skepe inwerk. Gasmolekules het feitlik nie interaksie met mekaar nie, maar hulle strooi nie van mekaar af nie. Dit beteken dat hulle steeds die mure van die vaartuig bereik, en dan terugkeer. Wanneer 'n molekule die muur tref, werk die impak daarvan met 'n mate van krag op die vat in. Hierdie krag is van korte duur.
Nog 'n voorbeeld. Kom ons gooi 'n bal na 'n vel karton, die bal sal bons, en die karton sal 'n bietjie afwyk. Kom ons vervang die bal met sand. Die impak sal klein wees, ons sal dit nie eers hoor nie, maar hul krag sal opbou. Die blad sal voortdurend afgekeur word.
Kom ons neem nou die kleinste deeltjies, byvoorbeeld lugdeeltjies wat ons in ons longe het. Ons blaas op die karton, en dit sal afwyk. Ons dwinglugmolekules tref die karton, gevolglik werk 'n krag daarop in. Wat is hierdie krag? Dit is die krag van druk.
Kom ons kom tot die gevolgtrekking: gasdruk word veroorsaak deur die impak van gasmolekules op die wande van die vaartuig. Die mikroskopiese kragte wat op die mure inwerk, tel bymekaar, en ons kry wat die drukkrag genoem word. Die resultaat van die verdeling van krag deur area is druk.
Die vraag ontstaan: hoekom, as jy 'n vel karton in jou hand neem, wyk dit nie af nie? Dit is immers in die gas, dit wil sê in die lug. Omdat die slae van lugmolekules van die een kant en die ander kant van die laken mekaar balanseer. Hoe om te kyk of lugmolekules werklik die muur tref? Dit kan gedoen word deur die impak van molekules aan die een kant te verwyder, byvoorbeeld deur lug uit te pomp.
Eksperiment
Daar is 'n spesiale toestel - 'n vakuumpomp. Dit is 'n glasfles op 'n vakuumplaat. Dit het 'n rubberpakking sodat daar geen gaping tussen die doppie en die plaat is nie sodat hulle styf op mekaar pas.’n Manometer is aan die vakuumeenheid geheg, wat die verskil in lugdruk buite en onder die enjinkap meet. Die kraan laat toe dat die slang wat na die pomp lei, aan die spasie onder die kap gekoppel kan word.
Plaas 'n effens opgeblaasde ballon onder die doppie. As gevolg van die feit dat dit effens opgeblaas is, word die impak van die molekules binne die bal en buite dit vergoed. Ons bedek die bal met 'n pet, skakel die vakuumpomp aan, maak die kraan oop. Op die drukmeter sal ons sien dat die verskil tussen die lug binne en buite groei. Wat van 'n ballon? Dit neem toe in grootte. Druk, dit is die impak van molekulesbuite die bal, word kleiner. Lugdeeltjies binne-in die bal bly, die kompensasie van skokke van buite en van binne word geskend. Die volume van die bal groei as gevolg van die feit dat die drukkrag van die lugmolekules van buite gedeeltelik oorgeneem word deur die elastiese krag van die rubber.
Maak nou die kraan toe, draai die pomp toe, maak die kraan weer oop, ontkoppel die slang om lug onder die doppie in te laat. Die bal sal in grootte begin krimp. Wanneer die drukverskil buite en onder die dop nul is, sal dit dieselfde grootte wees as wat dit was voor die begin van die eksperiment. Hierdie ervaring bewys dat jy die druk met jou eie oë kan sien as dit aan die een kant groter is as aan die ander kant, dit wil sê as die gas van die een kant verwyder word en aan die ander kant gelaat word.
Die gevolgtrekking is dit: druk is 'n hoeveelheid wat bepaal word deur die impak van molekules, maar die impakte kan meer en minder wees. Hoe meer treffers op die wande van die vaartuig, hoe groter is die druk. Boonop, hoe groter die spoed van die molekules wat die wande van die vaartuig tref, hoe groter is die druk wat deur hierdie gas geproduseer word.
Afhanklikheid van druk op volume
Kom ons sê ons het 'n sekere massa van die oog, dit wil sê 'n sekere aantal molekules. In die loop van die eksperimente wat ons sal oorweeg, verander hierdie hoeveelheid nie. Die gas is in 'n silinder met 'n suier. Die suier kan op en af beweeg word. Die boonste deel van die silinder is oop, ons sal 'n elastiese rubberfilm daarop sit. Die gasdeeltjies tref die wande van die houer en die film. Wanneer die lugdruk binne en buite dieselfde is, is die film plat.
As jy die suier opskuif,die aantal molekules sal dieselfde bly, maar die afstand tussen hulle sal afneem. Hulle sal teen dieselfde spoed beweeg, hul massa sal nie verander nie. Die aantal trefslae sal egter toeneem omdat die molekule 'n korter afstand moet aflê om die muur te bereik. As gevolg hiervan moet die druk toeneem, en die film moet uitwaarts buig. Daarom, met 'n afname in volume, neem die druk van 'n gas toe, maar dit is mits die massa van die gas en die temperatuur onveranderd bly.
As jy die suier afbeweeg, sal die afstand tussen die molekules toeneem, wat beteken dat die tyd wat dit sal neem om die wande van die silinder en die film te bereik, ook sal toeneem. Treffers sal skaarser word. Die gas buite het 'n hoër druk as die een binne die silinder. Daarom sal die film na binne buig. Gevolgtrekking: druk is 'n hoeveelheid wat van volume afhang.
Afhanklikheid van druk op temperatuur
Sê nou ons het 'n houer met 'n gas by 'n lae temperatuur en 'n houer met dieselfde gas in dieselfde hoeveelheid by 'n hoë temperatuur. By enige temperatuur is die druk van 'n gas te wyte aan die impak van molekules. Die aantal gasmolekules in beide vate is dieselfde. Die volume is dieselfde, so die afstand tussen die molekules bly dieselfde.
Soos die temperatuur styg, begin die deeltjies vinniger beweeg. Gevolglik neem die aantal en sterkte van hul impakte op die mure van die vaartuig toe.
Die volgende eksperiment help om die korrektheid van die stelling te verifieer dat as die temperatuur van 'n gas toeneem, sy druk toeneem.
Neembottel waarvan die nek met 'n ballon toegemaak word. Plaas dit in 'n houer met warm water. Ons sal sien dat die ballon opgeblaas is. As jy die water in die houer na koud verander en 'n bottel daar plaas, sal die ballon leegloop en selfs ingetrek word.
